1土方工程施工

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1、第一章 土方工程,第一章土方工程,本章要求 1. 了解土方工程施工特点 ；掌握土方量的计算、场地平整施工的竖向规划设计 。 2. 掌握基坑开挖施工中的降低地下水位方法，基坑边坡稳定及支护结构设计方法的基本原理 。 3. 熟悉常用土方机械的性能和使用范围 。 4. 掌握填土压实和路堤填筑的要求和方法 。 5. 自学爆破施工的基本概念及常用爆破方法 。,本章重点： 土的可松性，土方量的计算，场地平整施工的竖向规划设计，轻型井点系统的设计，边坡塌方、流砂的原因及防治，填土压实的原理、方法及施工控制。 本章难点： 利用土的可松性系数进行土方量的计算，轻型井点的计算，影响填土压实的因素。,概述 土方工程

2、包括土的开挖、运输和填筑等施工过程，有时还要进行排水、降水、土壁支撑等准备工作。在建造工程中，最常见的土方工程有：场地平整、基坑（槽）开挖、地坪填土、路基填筑及基坑回填土等。 土方工程施工往往具有工程量大、劳动繁重和施工条件复杂等特点；土方工程施工又受气候、水文、地质、地下障碍等因素的影响较大，不可确定的因素也较多，有时施工条件极为复杂。,概述 土方工程包括土的开挖、运输和填筑等施工过程，有时还要进行排水、降水、土壁支撑等准备工作。在建造工程中，最常见的土方工程有：场地平整、基坑（槽）开挖、地坪填土、路基填筑及基坑回填土等。 土方工程施工往往具有工程量大、劳动繁重和施工条件复杂等特点；土方工程

3、施工又受气候、水文、地质、地下障碍等因素的影响较大，不可确定的因素也较多，有时施工条件极为复杂。,长江三峡工程船闸高边坡,土体为砂土,然后淤泥软土,土的分类 土的分类繁多，其分类法也很多，如按土的沉积年代、颗粒级配、密实度、液性指数分类等。在土木工程施工中，按土的开挖难易程度将土分为八类如下表，这也是确定土木工程劳动定额的依据（详见下表）。,土的工程分类,土的工程性质 土的工程性质对土方工程施工有直接影响，也是进行土方施工设计必须掌握的基本资料。土的主要工程性质有：土的可松性、渗透性、密实度、抗剪强度、土压力等。,土具有可松性即自然状态下的土，经过开挖后，其体积因松散而增大，以后虽经回填压实，

4、仍不能恢复。土的可松性程度用可松性系数表示，即, 最初可松性系数 最后可松性系数,土的渗透性是指土体被水透过的性质。土体孔隙中的自由水在重力作用下会发生流动，当基坑开挖至地下水位以下，地下水在土中渗透时受到土颗粒的阻力，其大小与土的渗透性及地下水渗流路线长短关。,1.1 土方量的计算,1.1.1基坑、基槽、土方量的计算 土方量可按拟柱体积的公式算：,式中 V土方工程量，H，F1，F2如下图所示。 F1、F2分别为基坑的上下底面积， F0为中截面面积,a）基坑土方量计算； b）基槽、土方量计算,1.1.2场地平整土方量的计算 在场地平整土方工程施工之前，通常要计算土方的工程量。但土方外形往往复杂

5、，不规则，要得到精确的计算结果很困难。一般情况下，可以按方格网将其划为一定的几何形状，并采用具有一定精度而又和实际情况近似的方法进行计算。,场地平整的工程量计算的步骤如下： 划分方格网； 计算各角点的地面标高； 计算各角点的设计标高； 计算各角点的施工高度； 计算零点、绘出零线； 计算各方格内的挖填方体积； 统计挖、填方量； 调整设计标高。,（一）划分方格网,划分方格网的步骤是：（1）在地形图上将施工区域画出方格网；（2）根据地形变化程度及要求的计算精度来确定方格网的边长，一般取1040m；（3）在各方格的左上逐一标出其角点的编号。,（二）计算各角点的地面标高,角点的地面标高也称为角点的自然地

6、面标同，可根据地形图上相邻高等高线的高程，用插入法求得。,（三）计算各角点的设计标高,首先，确定场地设计标高。,其次，考虑泄水坡度对角点设计标高的影响，当按以上确定的设计标高H0进行场地平整时，则整个场地表面均处于同一水平面。但实际上由于排水的要求，场地表面需有一定的泄水坡度，一般取00.005。因此，还需要根据场地泄水坡度的要求，计算出场地内各方格角点实际施工所用设计标高。以H0作为场地中心点的标高，则场地任意点的设计标高为：,（四）计算各角点的施工高度,角点施工高度即角点需要挖或填方的高度，由角点的设计标高减去地面标高而得，即,（五）计算零点及绘出零线,在场地某方格的某边上相邻的两个角点的

7、施工高度出现“”与“”时，则表示该边从填至挖的全长中存在一个不挖不填的点，称为零点或不挖不填点。零点的位置可按下式计算：,（六）计算方格内的挖或填方体积,1.场地土方量计算,2.场地边坡土方量计算,（七）统计挖、填土方量,将计算的场地方格中挖、填方体积分别相加，即得全场地的总挖方量和总填方量：,（八）调整设计标高,按移挖做填、挖填平衡的原则所确定的场地设计标高h0，实质上仅为一理论值，并未考虑土的可松性（一般填土会有多余），以及场内有高筑或深挖的要求等，会使土方量增加或减少，一般均以调整设计标高解决。由于土具有可松性，需相应的拉高设计标高。,工程实例：计算方格网零点及其零线 零线即挖方区与填方

8、区的交线，在该线上，施工高度为零。零线的确定方法是：在相邻角点施工高度为一挖一填的方格边线上，用插入法求出（下图）方格边线上零点的位置，再将各相邻的零点连接起来即得零线。,1.2 土方工程量事故的原因及其防治,在基坑（基槽）施工过程中，可能会发生边坡塌方或流砂，将会影响工程的正常进行，延误工期，甚至造成人身事故，所以需要采取相应的防治措施。 边坡塌方：边坡塌方的原因； 防治塌方的措施 流砂：产生流砂的成因； 流砂的防治措施,一、边坡塌方 1、边坡塌方的原因 边坡塌方的主要原因,C,B,O1,1,3,O,c,f,应力圆与土的抗剪强度,堆填路堤引起滑坡,影响边坡稳定的因素 开挖太深，填筑过高，边坡

9、太陡； 雨水、地下水渗入基坑（槽）； 边坡顶面临近坡缘大量荷载作用。,2、防治塌方的措施 （1）注意防止边坡内浸水，避免顶缘附近有附加荷载。 （）选择合宜的边坡坡度。,（3）加设支撑护壁。,支护结构包括挡墙和支撑（或拉锚）两部分。 挡墙或支撑中任何一部分的选型不当或产生破坏（包括变形过大），都会导致整个支护结构的失败。 支护结构的型式 放坡开挖 悬臂式支护结构 内撑式支护结构 拉锚式支护结构 土钉墙支护结构 环梁护壁支护结构 其它形式支护结构,上海鹏利海景花园工程（放坡）,1）横撑式支撑,南京某隧道施工(明挖法),2）锚桩式支撑,砖砌挡土墙,当心塌方，砖砌挡墙下渗水,重力式挡墙(水泥土搅拌桩)

10、,深层搅拌桩 适用淤泥质土、地基承载力120KPa粘性土 挖深8m,水泥土搅拌桩支护应用,上海新世纪商厦8m深基坑采用水泥土搅拌桩支护技术 桩长19m，坝宽8.7m，插10m毛竹,水泥土搅拌桩支护应用,南京市级机关33层住宅楼，地下室一层，挖深6m，采用水泥土搅拌桩支护技术,3）板桩支撑,4）排桩式支护,5）土层锚杆支护,重庆市高切坡，预应力锚索支护,6）土钉支护,土钉施工,土钉+锚杆,7）地下连续墙 地下连续墙既可挡土护壁，截水防渗，也可用作承受上部结构荷载。 地下连续墙作为临时性支护措施不经济，常用做永久性结构.地下连续墙施工工艺过程是：修筑导墙挖槽吊放接头管（箱）、吊 放钢筋笼浇注混凝土

11、。,铣削钻 成槽机,铣削钻 成槽机,铣削钻 成槽机,双圆（dot）盾构法.,1.2 土方工程量事故的原因及其防治,二、流砂： 广州如意 坊地铁工地涌水致300平方米地面塌陷,二、流砂： 1、产生流砂的成因 1）产生流砂的外因 2）产生流砂的内因 2、流砂的防治措施,開挖面上擋土壁破損砂土流失示意圖,開挖面擋土壁破損管湧及流砂示意圖,1.3 基坑降水,在基坑开挖过程中，当基底低于地下水位时，由于土的含水层被切断，地下水会不断地渗入坑内。雨期施工时，地面水也会不断流入坑内。如果不采取降水措施，把流入基坑内的水及时排走或把地下水位降低，不仅会使施工条件恶化，而且地基土被水泡软后，容易造成边坡塌方并使

12、地基的承载力下降。另外，当基坑下遇有承压含水层时，若不降水减压，则基底可能被冲溃破坏。因此，为了保证工程质量和施工安全，在基坑开挖前或开挖过程中，必须采取措施，控制地下水位，使地基土在开挖及基础施工时保持干燥基坑降水的方法有集水坑降水和井点降水法。,一、集水坑降水,集水井降水法一般适用于降水深度较小且土层为粗粒土层或渗水量小的粘性土层。当基坑开挖较深，又采用刚性土壁支护结构挡土并形成止水帷幕时，基坑内降水也多采用集水井降水法。在井点降水仍有局部区域降水深度不足时，也可辅以集水井降水。,二、井点降水 开挖土质不好且地下水位较高的深基坑（槽）时，应采用井点降水的方法，即在基坑开挖前，预先在基坑四周

13、埋设一定数量的滤水管（井），在基坑（槽）开挖前和开挖过程中，从管（井）内不间断抽水排出，使其四周地下水位下降而形成水位降落漏斗；漏斗的竖向外缘线称之为水位降落曲线。,当各管（井）所形成的水位降落曲线互相衔接时，大面积的水位即降落至基底以下（图11）。这样，可使所挖的土始终保持干燥状态，从根本上防止了流砂的发生，改善了工作条件；同时土内水分排除后，边坡可改陡，减少了挖土量。此外，由于水压力向下作用，可以加速地基土的固结，防止基底隆起，以利于很高工程质量。,井点降水方法按其系统的设置、吸水方法和原理的不同，可以分为轻型井点。喷射井点、电渗井点、管井井点和深井井点等。各种井点的适用范围，可根据土的渗

14、透系数、降低水位的深度、工程特点及设备条件等。,各种井点的适用范围,(一）轻型井点降水系统 轻型井点设备由管路系统和抽水设备组成。管路系统包括：滤管、井点管、弯联管及总管（见下图）。,轻型井点设备 1 地面；2水泵；3总管；4井点管；5滤管； 6降落后的水位；7原地下水位；8基坑底,滤管构造 1 钢管；2管壁上的孔；3塑料管；4细滤网 5粗滤网；6粗铁丝保护网；7井点管；8铸铁头,干式真空泵工作原理 1 滤管；2井点管；3弯联管；4集水总管；5过滤室； 6水气分离器；7进水管；8副水气分离器；9放水口； 10真空泵；11电动机；12循环水泵；13离心水泵,降水机械,轻型井点设计 轻型井点设计包

15、括： 井点系统的平面布置 井点系统的高程布置 涌水量计算 确定井点管的数量 根据基坑（槽）形状，轻型井点可采用单排布置、双排布置、环形布置，当土方施工机械需进出基坑时，也可采用U形布置。,井点系统的平面布置：当基坑（槽）宽度小于6m，且降水深度不超过5m时，一般可用单排井点，布置在地下水的上游一侧，其两端延伸长度一般不小于该坑（槽）的宽度为宜；如基坑宽度大于6m或土质不良，则宜采用双排井点。当基坑面积较大时，宜采用环形井点。为便于挖土机械和运土车辆出入基坑，环形井点也可以地下水的下游保留一段不设井管，而形成不封闭的布置。井管与坑壁距离不宜小于1m，以防止坑壁产生泄漏而影响抽水系统的真空度。井管间距应根据土质、降水深度，工程性质按计算或经验确定，一般为0.81.6m。靠近河流处与总管四角部位，井管应适当加密。,a）单排布置；b）双排布置；c）环形布置（d）U形布置,井点的平面布置,井点系统的高程布置： 高程布置即是井点系统的竖向布置，取决于基坑的开挖深度，地下水位高度、降水深度等条件。井管的埋设深度H（不包括滤管）可按下式计算；,由于轻型井点系统中的真空泵的实际真空度一般不能达到理论值，以及管路系统的水头损失和可能的局部漏水等都会影响有效吸水深度，因此按上式计算出的埋设深度不大于6。,城墙侧湖底段采用围堰挡水，二级轻型井点降水，辅以管井井点降水，放坡大开挖，挂网喷浆护坡。,涌水量计